今年我校获得资助的国家自然科学基金项目简介-天津科大新闻

今年我校获得资助的国家自然科学基金项目简介下面将我校今年获得的国家自然科学基金项目（共18项）进行简要的介绍，以飨读者。

项目名称：“微生物注塑技术”生成纳米复合材料的基础研究项目负责人：贾士儒教授项目简介：细菌纤维素（简称BC）是一种具有一系列优良特性的纳米生物材料，是当今国内外生物与材料两大领域研究的热点。

为改变作为生物医学材料时需将合成的BC进行后期加工修饰的复杂过程，能否利用微生物发酵的方法来进行“注塑”，直接定向合成具有特定规格的BC产品是非常有意义的。

本课题围绕BC的定向合成，明确BC的表达基因、信号传导、细胞趋化性和代谢网络间的相互联系，揭示木葡糖酸醋杆菌生长过程中的定向趋化的分子机制。

通过细胞内遗传、生理生化、环境应答、生物代谢等与细胞运动以及趋化信号传导之间的相关性研究，明确微生物细胞的BC“定向合成”与常规发酵合成中的代谢过程以及关键点代谢通量的差异性。

并通过从微生物细胞趋化性生长的差异和BC组装微观差异上，从分子水平上对BC 的物理性能差异性进行解释。

建立“微生物注塑”生成BC的方法，为通过基因工程增强BC“定向合成”能力奠定理论基础，丰富现代发酵工程理论。

项目名称：铜绿假单胞菌耐药性与III型分泌系统的相关性研究项目负责人：杨洪江教授项目简介：III型分泌系统（TTSS）是铜绿假单孢菌编码的重要致病因子，临床研究发现，TTSS显著地影响铜绿假单孢菌感染的结果，与患者的发病率和死亡率密切相关。

我们在前期研究中首次发现，抗菌素泵出系统mexE-mexF-oprN的负调节因子MexS,参与调节TTSS的表达，该抗菌素泵出系统是铜绿假单孢菌对多种抗菌素产生耐药性的主要原因。

本项目主要内容是，研究抗菌素泵出系统与TTSS 之间存在的遗传调节机制，初步建立相应的调控模型；在此基础上，本项目拟对临床分离的铜绿假单孢菌菌株开展研究，分析各菌株中TTSS的表达水平、抗菌素耐药性和相应的遗传背景，对上述建立的调控模型进行验证与补充。

本项目的研究结果，有助于发现铜绿假单孢菌新的靶位基因，对于发展新型疫苗和治疗途径、解决细菌耐药性等问题，都具有非常重要的理论意义和临床应用价值。

项目名称：两相系统中生物催化16a,17a-环氧黄体酮11a-羟基化项目负责人：别松涛副教授项目简介：生物催化16α,17α-环氧黄体酮11α-羟基化是皮质激素类药物如地塞米松、倍他米松、泼尼松等必经且最关键的一步。

但是，水相发酵与16α,17α-环氧黄体酮难溶性的矛盾，限制了底物与胞内酶的接触，从而使该反应的速度和产率都很低，成为甾体工业发展的瓶颈。

项目以黑根霉生物催化16α,17α-环氧黄体酮11α-羟基化为研究模型，针对由于16α,17α-环氧黄体酮的难溶性而引起的不能与生物酶有效接触和假结晶发酵等问题，提出在水/有机溶剂两相介质中进行生物催化，结合药物定量筛选模型和"靶学说"理论构建双液相系统中有机相的定量筛选模型，得到有机相，以具有高羟化活力的黑根霉为出发菌株，利用复合诱变和单亲灭活原生质体融合技术选育耐受特定有机溶剂的高效生物催化菌株，利用膜脂分析的手段研究其对有机溶剂的耐受机制，经济高效生产11α-羟基-16α,17α-环氧黄体酮，从根本上解决羟基化反应速度和产率的瓶颈难题。

项目名称：芽孢乳酸杆菌抗疫霉活性物质的研究项目负责人：王海宽副教授项目简介：疫霉属（Phytophthora）中的几类菌可以引发植物病害，包括烂根，颈腐病，树的癌肿病，叶子枯萎，果实腐烂等，给农业生产造成巨大的损失，目前，全球用于防治Phytophthora病害的农药已占杀真菌剂市场的25%。

因此，创制抗Phytophthora新农药具有广阔的应用前景。

课题组在前期的工作中发现，乳酸菌代谢产物具有拮抗Phytophthora活性，利用体外筛选方法结合体内实验从XX 科技大学科技部工业微生物菌株平台子项目菌种库和乳品生物技术与工程教育部重点实验室乳酸菌资源库中筛选得到3株具有强抗疫霉活力的芽孢乳酸杆菌，本项目拟从这些高活性芽孢乳酸杆菌的发酵产物中分离纯化抗疫霉活性物质，并利用LC-MS、NMR等手段对活性物质结构进行鉴定，同时对分离纯化获得的抗疫霉活性物质的特性和抗疫霉机理进行研究，为下一步开发新型天然抗疫霉剂奠定基础。

项目名称：枸杞多糖一级结构、链构象与肝癌细胞凋亡诱导活性关系的研究项目负责人：X民副教授项目简介：枸杞多糖是枸杞子的主要功能成分，具有多种生物活性，但其活性作用机理和构效关系尚不明确。

本课题在前期证明枸杞多糖具有显著的肝癌细胞凋亡诱导活性的基础上，拟利用多级层析分离技术对枸杞多糖进行分离纯化；应用紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱、气相色谱、高效液相色谱、高碘酸氧化、Smith降解、甲基化反应等仪器分析和化学研究方法确定枸杞多糖的一级结构；采用激光光散射、原子力显微镜、圆二色谱、扫描电镜和核磁共振等技术研究枸杞多糖的链构象，构建分子模型；采用体外实验的方法研究枸杞多糖一级结构和链构象对肝癌细胞凋亡诱导活性的影响；并通过研究枸杞多糖结构对肝癌细胞钙离子浓度、细胞膜流动性和bcl-2/bax基因表达的影响，揭示枸杞多糖肝癌细胞凋亡诱导活性机理及其构效关系。

研究结果可为多糖生物活性作用机理及构效关系研究提供新的研究思路和方法上的借鉴,并可为我国枸杞资源的深度开发利用提供理论基础。

项目名称：合成基因网络非线性动力学的数值模拟和实验研究项目负责人：王志伟副教授项目简介：合成基因网络在解析复杂基因网络的动力学机制方面发挥了重大作用：它不但代表了基因网络的一般性质，同时也减少了复杂性，因而便于理论研究。

研究合成基因网络要考虑到基因表达过程是在非平衡非线性条件下进行的介观尺度的化学过程，具有丰富的非线性行为。

本课题用非线性化学的方法研究合成基因网络的动力学行为，重点考察在分岔点附近噪声发挥积极作用的现象- - 随机共振现象。

在之前已经得到的合成基因网络内信号随机共振和内噪声随机共振的数值计算结果基础上，继续设计一批不同物种不同功能的合成基因网络模型，用数值模拟方法深入研究外噪声和内涨落的积极效应。

同时，设计生物学实验定量验证所得的理论计算结果，一是验证在温度涨落系统中的外噪声引起的内信号随机共振现象，二是验证不同尺度细胞中内涨落引起的内噪声随机共振现象。

通过研究可深入了解基因网络的动力学，为生物进化等现象提供理论依据。

项目名称：碳纳米管对DNA分子复制过程的影响研究项目负责人：X清岱副教授项目简介：碳纳米管是一种新型的一维纳米材料，可以作为载体携带DNA分子进入细胞发挥生物医学作用。

由于碳纳米管和DNA分子一样具有较大的长径比，且单链、双链DNA分子均与其发生非共价相互作用，甚至改变DNA构象，所以有必要从分子水平研究其生物学效应。

本申请拟采用分子生物方法研究碳纳米管对DNA复制过程的影响，主要考察DNA聚合酶的聚合能力、延伸能力以及产物的特异性、忠实度。

一方面研究碳纳米管对不同类型双链DNA复制行为的影响，主要针对高GC和长片段等特殊DNA模板的扩增，开发基因扩增的新方法；另一方面利用单链DNA对碳纳米管易缠绕的性质，结合原子力显微镜操纵技术对单链DNA进行单分子操作。

研究不同条件下，DNA聚合酶活性的改变，最后采用rpsL基因检测碳纳米管造成的产物DNA分子忠实度的变化。

通过碳纳米管对DNA模板、DNA聚合酶和终产物DNA分子等方面影响的研究，从分子水平揭示碳纳米管的生物学效应。

项目名称：基因工程抗体用于农药残留检测的研究项目负责人：杜欣军副教授项目简介：农药残留不仅造成了严重的环境污染、食品污染和生态破坏，还对我国的进出口贸易造成巨大损失，因此对于农药残留检测具有重要意义。

与其它方法相比，免疫分析法具有特异性好、灵敏度高、操作方便、对仪器依赖性低等显著优点，一直是一种重要的农药残留分析方法。

抗体是免疫分析中的关键因素，传统的抗体制备方法耗时、耗力、花费昂贵，而抗体库技术提供了一种可以简便、快速、高效获得抗体的方法。

本研究将利用亚胺硫磷、速灭威、氰戊菊酯合成半抗原，与载体蛋白连接成为免疫原并免疫小鼠，构建T7噬菌体展示单链抗体库，同时以非免疫小鼠构建非免疫抗体库；然后利用与其它载体蛋白偶联的亚胺硫磷、速灭威、氰戊菊酯作为配体来筛选免疫抗体库和非免疫抗体库，以获得三种农药的特异性单链抗体基因；再利用原核、真核重组表达系统，获得三种农药的基因工程抗体；在此基础上，建立三种农药快速、准确、灵敏的酶联免疫检测方法。

项目名称：S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因关键序列确定与改造项目负责人：周庆礼副教授项目简介：S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-methionine, SAM) 是广泛存在于生物体内的一种重要生理活性物质，现在临床上已应用于治疗抑郁症、肝病、关节炎等。

SAM合成酶在动植物和微生物体内含量少、酶活不高，通常只能转化L-蛋氨酸为SAM，不能转化D-蛋氨酸。

本项目通过基因洗牌技术（DNA shuffling）对微生物S-腺苷甲硫氨酸(SAM)合成酶（EC2.5.1.6）进行技术改造，获取具有较强的(-)-SAM合成酶活，不但能利用L-甲硫氨酸合成SAM，而且还具有高效转化D-甲硫氨酸合成(-)-SAM能力的改良基因，通过改良基因和野生基因的序列比对，获得高效转化不同构型(D-, L-)甲硫氨酸为SAM的关键基因序列；构建表达高效SAM合成酶的基因工程菌，降低S-腺苷甲硫氨酸工业化生产成本，为微生物利用DL底物合成目标产物提供理论依据和合理路线。

项目名称：基于滑跌事故预测模型的助行器行走稳定性研究项目负责人：X峻霞教授项目简介：归纳总结人体日常生活活动的各种行走条件，建立人体运动测试分析系统，测试在各种行走条件下不同类型人的行走时的步态、肌电信号，滑行的临界摩擦系数等，构建人体行走滑跌事故预测模型；用人体行走滑跌事故预测模型指导助行器的机构设计和控制编程，从滑跌角度探讨助行器的稳定性机理，并通过残障人士佩戴助行器的实验对行走滑跌事故预测模型进行修正。

本研究构建的滑跌事故预测模型，可以用于指导助行器及类人型机器人的机构设计和控制编程，为实现真正意义上的步行功能代偿提供理论基础，还可为建筑业（各种场所地面材料的选择）、鞋类制造业、工作中滑跌损伤事故的预防提供理论基础。

这项研究工作对老年人的生活料理及残疾人康复医疗事业、居住环境无障碍设计、体育事业和机器人设计等领域的研究均具有重大意义，并且为解决人口老龄化等带来的重大社会服务问题,为实现社会协调发展提供技术支撑。

项目名称：非光滑力学问题的锥型互补法及其应用研究项目负责人：李建宇副教授项目简介：非光滑力学为研究涉及不等式约束的非线性问题提供了统一方法，而计算方法的研究对其理论能否有效应用于工程实际具有关键作用。